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JP6537231B2 - Image processing apparatus, image processing method and program - Google Patents
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Description

本発明は、複数の画像から広角画像を合成する画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、広角画像を合成する際に白飛びや黒潰れの発生が抑制された良好な画質を得ることを可能にする技術に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for synthesizing a wide-angle image from a plurality of images, and in particular, when synthesizing a wide-angle image, it is possible to obtain good image quality in which the occurrence of overexposure and blackout is suppressed. Related to technology.

近年、ビデオカメラ(テレビジョンカメラ)やスチルカメラ等の撮像装置には、撮像手段として、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子が広く用いられている。そして、固体撮像素子のダイナミックレンジ拡大やノイズの低減、手持ち撮影時の手ぶれの抑制、画角拡大等を目的として、同一シーンで複数の画像を撮影し、これら複数の画像を演算により合成する手法が提案されている。   BACKGROUND In recent years, solid-state imaging devices such as CCD sensors and CMOS sensors have been widely used as imaging means in imaging devices such as video cameras (television cameras) and still cameras. A method of capturing a plurality of images in the same scene and combining the plurality of images by calculation for the purpose of expanding the dynamic range of the solid-state imaging device, reducing noise, suppressing camera shake at the time of hand-held shooting Has been proposed.

例えば、撮像装置を動かして撮影範囲をずらしながら連続撮影を行い、得られた複数の画像のマッチング(位置合わせ)を行って、被写体が連続するように合成することで、広角画像を生成する手法が提案されている(特許文献1参照)。また、露出を交互に変えながら撮影を行い、得られた画像を合成してダイナミックレンジを拡大した画像を得る手法が提案されている(特許文献2参照)。   For example, a method for generating a wide-angle image by moving an imaging device and performing continuous shooting while shifting a shooting range, performing matching (alignment) of a plurality of obtained images, and combining so that subjects are continuous. Has been proposed (see Patent Document 1). There is also proposed a method of capturing while changing exposure alternately, and combining the obtained images to obtain an image with an expanded dynamic range (see Patent Document 2).

以下、このようにして複数の画像を画角が拡大するように合成する手法を「広角画像合成」と称呼し、また、広角画像合成により得られた画像を「広角合成画像」と称呼することとする。   Hereinafter, such a method of combining a plurality of images so as to enlarge the angle of view is referred to as “wide-angle image combining”, and an image obtained by wide-angle image combining is referred to as “wide-angle combined image”. I assume.

特開2013−58931号公報JP, 2013-58931, A 特開平11−65004号公報JP 11-65004 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された技術では、撮影した複数の画像について、位置合わせ座標を特定し、特定した座標位置で画像を繋ぎ合わせることで、広角合成画像を生成している。そのため、非常に広大な画角を収める広角合成画像を生成することができるが、被写体のダイナミックレンジが広くなって、白飛びや黒潰れが含まれた画像になってしまう可能性がある。   However, in the technology described in Patent Document 1, the positioning coordinates are specified for a plurality of photographed images, and the wide-angle composite image is generated by joining the images at the specified coordinate positions. Therefore, although it is possible to generate a wide-angle composite image in which a very wide angle of view can be obtained, the dynamic range of the subject becomes wide, which may result in an image including overexposure and overexposure.

一方、特許文献2では、同じ露出値で撮影した画像同士を繋ぎ合わせた広角合成画像を生成し、その後、露出値の異なる広角合成画像同士を合成している。この場合、広角画像合成を行う途中で作成される、同じ露出値の画像から生成した広角合成画像等の中間画像の記憶等に非常に多くのメモリを必要とする。その結果、メモリを多く持たない安価な画像処理装置では、画像合成速度が遅くなり、或いは、画像合成を実行できなくなるおそれがある。   On the other hand, in Patent Document 2, a wide-angle composite image in which images captured at the same exposure value are connected is generated, and then wide-angle composite images having different exposure values are combined. In this case, a large number of memories are required for storing intermediate images such as wide-angle composite images generated from images with the same exposure value, which are created during wide-angle image composition. As a result, in an inexpensive image processing apparatus that does not have a large amount of memory, there is a possibility that the image combining speed may be slow or the image combining may not be performed.

本発明は、画像合成時の一時的な画像記憶に必要な記憶に必要なメモリ量を低減させると共に、白飛びや黒潰れの発生を抑制した広角合成画像の生成を可能にする技術を提供することを目的とする。   The present invention provides a technology that reduces the amount of memory required for temporary image storage at the time of image composition and enables the generation of a wide-angle composite image in which the occurrence of overexposure and overexposure is suppressed. The purpose is

本発明に係る画像処理装置は、複数の異なる露出値での撮影を繰り返しながら連続的に撮影範囲を変えて撮影された複数の画像を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した複数の画像について、隣接する画像間において被写体が重複する重複領域を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記重複領域を所定の回数を超えないように重複させた合成領域を作成する作成手段と、前記取得手段が取得した前記複数の画像それぞれの前記合成領域での合成比率を、前記複数の画像それぞれの撮影時の露出値と信号値とに基づいて算出する算出手段と、前記算出手段が算出した前記合成比率で、前記作成手段が作成した合成領域での画像合成を行うことにより広角合成画像を生成する生成手段と、備えることを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention is an acquisition unit for acquiring a plurality of images photographed continuously while changing the imaging range while repeating imaging with a plurality of different exposure values, and a plurality of images acquired by the acquisition unit. A detection unit that detects an overlapping area in which objects overlap between adjacent images, and a generation unit that generates a combined area in which the overlapping area detected by the detecting unit is not exceeded a predetermined number of times; Calculation means for calculating the composition ratio of each of the plurality of images acquired by the acquisition means based on the exposure value and signal value at the time of photographing of each of the plurality of images, and the calculation means It is characterized by comprising: generation means for generating a wide-angle synthesized image by performing image synthesis in the synthesis area generated by the generation means at the synthesis ratio.

本発明によれば、広角合成画像を生成する際の中間画像の記憶に必要なメモリ量を低減させることができ、また、白飛びや黒潰れの発生を抑制した広角合成画像を生成することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the amount of memory required to store an intermediate image when generating a wide-angle composite image, and to generate a wide-angle composite image in which the occurrence of overexposure and blackout is suppressed. it can.

本発明の実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera according to an embodiment of the present invention. 図1のデジタルカメラに対して設定される座標系を示す図である。It is a figure which shows the coordinate system set with respect to the digital camera of FIG. 図1のデジタルカメラが備える画像処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing part with which the digital camera of FIG. 1 is provided. 図1のデジタルカメラで広角画像合成を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence in the case of performing wide-angle image synthetic | combination by the digital camera of FIG. 図4のステップS401のパンニング撮影の方法を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the method of panning imaging | photography of FIG.4 S401. 図4のステップS401のパンニング撮影により得られる実際の撮影画像の例と、実際の撮影画像を補正して得られる補正画像の例と、補正画像から生成される広角合成画像の例を示す図である。FIG. 7 is a view showing an example of an actual photographed image obtained by the panning photographing in step S401 in FIG. 4, an example of a corrected image obtained by correcting the actual photographed image, and an example of a wide-angle composite image generated from the corrected image. is there. 図4のステップS403の重複領域の特定方法を図6(b)に示す補正画像を用いて説明する図である。It is a figure explaining the identification method of the duplication area | region of step S403 of FIG. 4 using the correction | amendment image shown in FIG.6 (b). 図4のステップS404の合成マップの作成処理の詳細なフローチャートである。FIG. 5 is a detailed flowchart of composite map creation processing in step S404 of FIG. 4; FIG. 図8のステップS801の合成回数マップの作成手順を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the preparation procedure of the synthetic | combination frequency map of FIG.8 S801. 図4のステップS404の合成マップの作成処理で用いる低露出画像、適正露出画像、高露出画像の合成比率の例を示す図である。FIG. 5 is a view showing an example of a composition ratio of a low exposure image, a proper exposure image, and a high exposure image used in the process of creating a composite map in step S404 in FIG. 4;

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る画像処理装置として、所謂、デジタルカメラを取り上げることとする。但し、本発明に係る画像処理装置は、デジタルカメラに限定されるものではなく、例えば、カメラ(撮像手段)が取得した撮影画像を処理することができるものであればよく、例えば、パーソナルコンピュータ(PC)等であってもよい。つまり、撮像手段と画像処理手段とは、デジタルカメラのように一体であってもよいし、撮像手段とパーソナルコンピュータの組み合わせのように別体であってもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Here, a so-called digital camera is taken as an image processing apparatus according to the present invention. However, the image processing apparatus according to the present invention is not limited to a digital camera, and may be, for example, a personal computer (for example, a personal computer) as long as it can process a captured image acquired by a camera (imaging unit). PC) etc. may be used. That is, the imaging unit and the image processing unit may be integrated as in a digital camera, or may be separate as in a combination of an imaging unit and a personal computer.

撮像手段と画像処理手段とが一体である場合に、本発明に係る画像処理装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメ等の撮影に特化された機器に限定されず、例えば、カメラ機能を有する携帯通信端末やパーソナルコンピュータ、ゲーム機等であってもよい。また、撮像手段と画像処理手段とが別体である場合に、撮像手段から画像処理手段への撮影画像の送信は、無線通信か有線通信かを問わず、また、直接接続かネットワークを介した接続かも問わない。   When the imaging unit and the image processing unit are integrated, the image processing apparatus according to the present invention is not limited to a device specialized for photographing such as a digital camera or digital video camera. It may be a communication terminal, a personal computer, a game machine or the like. In addition, when the imaging means and the image processing means are separate bodies, the transmission of the photographed image from the imaging means to the image processing means is regardless of whether it is wireless communication or wired communication, and direct connection or via a network. It may or may not be connected.

<デジタルカメラの概略構造>
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ100の概略構成を示すブロック図である。デジタルカメラ100は、システム制御部101(以下「制御部101」と記す)、ROM102、RAM103、光学系104、撮像部105、A/D変換部106、画像処理部107、記憶媒体108、検出部110及び表示部111を備える。これら各ブロック間の通信は、バス109を介して行われる。
<Schematic structure of digital camera>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera 100 according to an embodiment of the present invention. The digital camera 100 includes a system control unit 101 (hereinafter referred to as “control unit 101”), a ROM 102, a RAM 103, an optical system 104, an imaging unit 105, an A / D conversion unit 106, an image processing unit 107, a storage medium 108, and a detection unit. 110 and a display unit 111. Communication between these blocks is performed via the bus 109.

制御部101は、例えば、CPUであり、デジタルカメラ100を構成する各ブロックの動作プログラムをROM102より読み出し、RAM103に展開することにより、各ブロックの動作を統括的に制御する。ROM102は、書き換え可能な不揮発性メモリであり、デジタルカメラ100を構成する各ブロックの動作プログラムや、各ブロックの動作に必要なパラメータ等を格納している。RAM103は、書き換え可能な揮発性メモリであり、CPUの作業領域として用いられると共に、デジタルカメラ100を構成する各ブロックの動作によって出力されたデータの一時的な記憶領域として用いられる。   The control unit 101 is, for example, a CPU, reads out an operation program of each block constituting the digital camera 100 from the ROM 102, and develops the program on the RAM 103, thereby integrally controlling the operation of each block. The ROM 102 is a rewritable non-volatile memory, and stores an operation program of each block constituting the digital camera 100, parameters necessary for the operation of each block, and the like. The RAM 103 is a rewritable volatile memory, and is used as a work area of the CPU and as a temporary storage area of data output by the operation of each block constituting the digital camera 100.

光学系104は、被写体からの光を取り込み、撮像部105が備えるCCDセンサ或いはCMOSセンサ等の撮像素子に光学像(被写体像)として結像させる。光学系104には、光学系104の開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う絞りも含まれる。撮像部105が備える撮像素子は、光学像を光電変換し、アナログ電気信号をA/D変換部106へ出力する。A/D変換部106は、撮像部105から供給されたアナログ電気信号をA/D変換し、生成したデジタル信号である画像データをRAM103に出力して記憶させる。   The optical system 104 takes in light from a subject, and forms an optical image (subject image) on an imaging element such as a CCD sensor or a CMOS sensor included in the imaging unit 105. The optical system 104 also includes an aperture that adjusts the light amount at the time of shooting by adjusting the aperture diameter of the optical system 104. The imaging device included in the imaging unit 105 photoelectrically converts an optical image, and outputs an analog electric signal to the A / D conversion unit 106. The A / D converter 106 A / D converts the analog electrical signal supplied from the imaging unit 105, and outputs the image data, which is a generated digital signal, to the RAM 103 for storage.

画像処理部107は、RAM103に記憶されている画像データに対して、ホワイトバランス処理やガンマ補正処理等の必要な画像処理を施す。記憶媒体108は、例えば、着脱可能なメモリカード等であり、RAM103に記憶されている画像処理部107で処理された画像の画像データや、A/D変換部106でA/D変換されたデジタル信号(画像信号)等を記憶する。   An image processing unit 107 performs necessary image processing such as white balance processing and gamma correction processing on the image data stored in the RAM 103. The storage medium 108 is, for example, a removable memory card or the like, and is image data of an image processed by the image processing unit 107 stored in the RAM 103 or digital A / D converted by the A / D conversion unit 106. A signal (image signal) etc. is stored.

検出部110は、周知のジャイロセンサや加速度センサ等から構成され、検出部110からの出力信号は制御部101へ送信される。制御部101は、検出部110から取得した出力信号に基づいて、デジタルカメラ100の姿勢や動き(角度、加速度、移動量等)を検出する。   The detection unit 110 is configured of a known gyro sensor, an acceleration sensor, or the like, and an output signal from the detection unit 110 is transmitted to the control unit 101. The control unit 101 detects the attitude or movement (angle, acceleration, movement amount, etc.) of the digital camera 100 based on the output signal acquired from the detection unit 110.

図2は、本実施形態において、デジタルカメラ100に対して設定される座標系を示す図である。デジタルカメラ100の光学系104の光軸方向をZ方向、デジタルカメラ100の本体部に、Z軸と互いに直交するX軸とY軸を定める。検出部110から取得した出力信号に基づいて、制御部101は、図2に示す角度(α,β,γ)と位置(X,Y,Z)を算出し、また、デジタルカメラ100の角度と位置とを基準値からの相対値として算出する。例えば、制御部101は、最初の撮影に同期した検出部110の検出結果を基準値として、角度(0°,0°,0°)及び位置(0,0,0)を定める。制御部101は、基準値を算出した後は、基準値からの相対的な移動量である相対値を算出することで、後述するパンニング撮影が想定した通りに行われているかを検出する。   FIG. 2 is a view showing a coordinate system set for the digital camera 100 in the present embodiment. The optical axis direction of the optical system 104 of the digital camera 100 is defined as the Z direction, and an X axis and a Y axis orthogonal to the Z axis are defined in the main body of the digital camera 100. Based on the output signal obtained from the detection unit 110, the control unit 101 calculates the angles (α, β, γ) and the positions (X, Y, Z) shown in FIG. The position and the relative value from the reference value are calculated. For example, the control unit 101 determines angles (0 °, 0 °, 0 °) and positions (0, 0, 0) using the detection result of the detection unit 110 synchronized with the first imaging as a reference value. After calculating the reference value, the control unit 101 calculates a relative value, which is a relative movement amount from the reference value, to detect whether panning imaging, which will be described later, is performed as expected.

表示部111は、画像や各種情報を表示する液晶ディスプレイ(LCD)等の表示器と、表示器における画像表示を制御する表示制御回路とを含む。RAM103に記憶された表示用画像データは、表示制御回路に含まれるD/A変換部によってアナログ信号に変換されて表示器に表示される。   The display unit 111 includes a display such as a liquid crystal display (LCD) that displays an image and various information, and a display control circuit that controls image display on the display. The display image data stored in the RAM 103 is converted into an analog signal by the D / A converter included in the display control circuit and displayed on the display.

<画像処理部の構成>
図3は、画像処理部107の構成を示すブロック図である。画像処理部107は、重複領域抽出部301、合成マップ作成部302及び広角画像合成部303を有する。重複領域抽出部301は、隣接するN−1枚目の画像312とN枚目の画像313との間で被写体が重なる重複領域を、N−1回目の重複領域として特定する。ここで、“N”は2以上の整数であるとし、この定義は以下の説明において常に適用される。
<Configuration of Image Processing Unit>
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image processing unit 107. As shown in FIG. The image processing unit 107 includes an overlapping area extraction unit 301, a synthesis map generation unit 302, and a wide-angle image synthesis unit 303. The overlapping area extracting unit 301 specifies an overlapping area where the subject overlaps between the N−1th image 312 and the Nth image 313 adjacent to each other as the N−1th overlapping area. Here, "N" is an integer of 2 or more, and this definition is always applied in the following description.

合成マップ作成部302は、広角画像合成をN−1回行ったときの合成マップ311(詳細は後述する)と重複領域抽出部301から出力されたN回目の重複領域に基づいて、N回目の合成マップを算出する。広角画像合成部303は、画像合成をN−1回行った広角合成画像314とN枚目の画像313とを、合成マップ作成部302の出力結果に基づいて合成処理を行い、N回目の広角合成画像315を生成する。なお、1回目の合成マップと1回目の広角合成画像は、1回目の重複領域(1枚目と2枚目の撮影画像)に基づいて作成される。   The composite map creation unit 302 performs the N-th time based on the composite map 311 (details will be described later) when the wide-angle image composition is performed N-1 times and the N-th overlap area output from the overlap area extraction unit 301. Calculate the composite map. The wide-angle image combining unit 303 performs combining processing of the wide-angle combined image 314 obtained by performing image combining N-1 times and the N-th image 313 on the basis of the output result of the combined map creation unit 302. A composite image 315 is generated. The first composite map and the first wide-angle composite image are created based on the first overlap area (the first and second captured images).

<第1実施形態>
図4は、デジタルカメラ100で広角画像合成を行う場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、白飛びや黒潰れを改善した広角合成画像を生成する処理について説明する。
First Embodiment
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure when wide-angle image synthesis is performed by the digital camera 100. In the present embodiment, processing for generating a wide-angle composite image with improved overexposure and overexposure is described.

図4のフローチャートに示す処理は、デジタルカメラ100が備える操作部(不図示)が備えるレリーズボタンの押下等によって撮影指示が制御部101になされることで開始される。ここでは、撮影者がデジタルカメラ100を構えた状態で、撮影者から見て水平方向で左から右に(図2でY軸回りに)回転させてパンニング撮影を行う、つまり、撮影範囲を変えて連続的に撮影を行い、得られた撮影画像を用いて広角画像合成を行うこととする。また、適正露出、低露出、高露出での3つの露出値の変更を繰り返して撮影を行い、得られた撮影画像を用いて広角画像合成を行う。なお、パンニング撮影の方向は、その他の方向、例えば、逆の水平方向(右から左へ)、垂直方向(下から上へ或いは上から下へ)であっても構わない。 The process illustrated in the flowchart of FIG. 4 is started by the photographing unit being instructed to the photographing unit 101 by pressing the release button provided in the operation unit (not shown) of the digital camera 100 or the like. Here, with the photographer holding the digital camera 100, panning is performed by rotating from left to right in the horizontal direction (about the Y axis in FIG. 2) when viewed from the photographer, that is, changing the imaging range performed continuously shooting Te, it shall be the carrying out the wide-angle image synthesized with the photographic images obtained. In addition, shooting is performed by repeatedly changing the three exposure values at proper exposure, low exposure, and high exposure, and wide-angle image composition is performed using the obtained captured image. Note that the direction of panning imaging may be another direction, for example, the reverse horizontal direction (from right to left) or the vertical direction (from bottom to top or from top to bottom).

図4のフローチャートに示す各処理は、制御部101がROM102から読み出したプログラムをRAM103に展開し、デジタルカメラ100を構成する各ユニットの動作を制御することによって実現される。   Each process shown in the flowchart of FIG. 4 is realized by the control unit 101 developing a program read from the ROM 102 in the RAM 103 and controlling the operation of each unit constituting the digital camera 100.

ステップS401において制御部101は、異なる3つの露出値でパンニング撮影を行う。例えば、評価測光を行って適正露出値を決定し、決定した適正露出値から所定段数での変更を行って低露出撮影用と高露出撮影用の各露出値を決定する。そして、制御部101は、撮影者に撮影方向を指示し、これにより撮影者は、制御部101に指示された方向にデジタルカメラ100をパンニングしながら撮影を行う。このとき、適正露出値、低露出値、高露出値、適正露出値、低露出値、・・・の順序で撮影を行う。なお、ステップS401のパンニング撮影については、図5及び図6を参照して後述する。   In step S401, the control unit 101 performs panning imaging with three different exposure values. For example, evaluation photometry is performed to determine the proper exposure value, and the determined proper exposure value is changed by a predetermined number of steps to determine the respective exposure values for low exposure shooting and high exposure shooting. Then, the control unit 101 instructs the photographer the shooting direction, and the photographer performs shooting while panning the digital camera 100 in the direction instructed by the control unit 101. At this time, shooting is performed in the order of the proper exposure value, the low exposure value, the high exposure value, the proper exposure value, the low exposure value, and so on. Note that the panning shooting in step S401 will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.

このとき、制御部101は、検出部110からの出力信号に基づいてデジタルカメラ100の姿勢や動きを検出し、検出結果に基づいて、デジタルカメラ100により期待されるパンニング撮影が行われているか否かを判定する。例えば、制御部101は、検出部110が角速度或いは加速度を検出する場合、検出された数値を積分演算することにより、デジタルカメラ100の角度と位置を算出する。   At this time, the control unit 101 detects the attitude or movement of the digital camera 100 based on the output signal from the detection unit 110, and based on the detection result, whether or not panning imaging expected by the digital camera 100 is performed Determine if For example, when the detection unit 110 detects an angular velocity or an acceleration, the control unit 101 calculates the angle and the position of the digital camera 100 by integrating the detected numerical values.

ステップS402において制御部101は、ステップS401のパンニング撮影で得られた撮影画像に対して、ステップS403〜S405の処理(広角画像合成)を行う撮影画像が残っているか否かを判定する。CPU101は、撮影画像が残っていない場合(S402でNO)、本処理を終了させ、撮影画像が残っている場合(S402でYES)、処理をステップS403へ進める。   In step S402, the control unit 101 determines whether or not there remains a captured image on which the processing (wide-angle image combination) of steps S403 to S405 is performed on the captured image obtained by the panning imaging in step S401. If no photographed image remains (NO in S402), the CPU 101 ends this processing. If a photographed image remains (YES in S402), the CPU 101 advances the process to step S403.

ステップS403において制御部101は、重複領域抽出部301により、ステップS401のパンニング撮影で得られた撮影画像について、隣接するN−1枚目とN枚目の撮影画像とで重なる領域をN−1回目の重複領域として特定する。なお、ステップS403〜S405の処理は、ステップS401のパンニング撮影により取得した撮影画像ではなく、撮影画像の信号レベルを補正した補正画像を用いて行われ、その詳細については、図6及び図7を参照して後述する。   In step S403, the control unit 101 causes the overlapping area extraction unit 301 to overlap the N-1 th and N-th captured images with each other in the captured image obtained by the panning imaging in step S401. Identify as the second overlap area. The processing in steps S403 to S405 is performed using a corrected image obtained by correcting the signal level of the photographed image, not the photographed image acquired by the panning photographing in step S401, and the details thereof will be described with reference to FIGS. We will refer to it later.

ステップS404において制御部101は、合成マップ作成部302により、N−1回目の合成マップと、N回目の重複領域(N+1枚目の補正画像)と、撮影画像の露出値毎に予め決められた合成比率テーブルとに基づいて、N回目の合成マップを作成する。なお、前述の通り、1回目の合成マップは、1回目の重複領域(1枚目と2枚目の撮影画像)に基づいて作成される。N回目の合成マップの作成方法の詳細については、図8乃至図10を参照して後述する。   In step S404, the control unit 101 determines in advance each of the N-1th combination map, the N-th overlap area (the N + 1th corrected image), and the exposure value of the photographed image by the combination map generation unit 302. An N-th composite map is created based on the composite ratio table. As described above, the first combined map is created based on the first overlapping area (the first and second captured images). The details of the method of creating the N-th composite map will be described later with reference to FIGS. 8 to 10.

ステップS405において制御部101は、広角画像合成部303により、N−1回目の広角合成画像と、N回目の重複領域(N+1枚目の補正画像)と、N回目の合成マップに基づいて、N回目の広角画像合成処理を行う。ステップS405の終了後に、制御部101は処理をステップS402へ戻す。制御部101は、ステップS402〜S405の処理を、パンニング撮影により得られた全ての撮影画像(の補正画像)に対して繰り返し行うことで、最終的な広角合成画像を生成する。   In step S405, the control unit 101 causes the wide-angle image combining unit 303 to select N based on the N-1th wide-angle composite image, the N-th overlapping area (the N + 1th corrected image), and the N-th composite map. Perform the second wide-angle image composition processing. After the end of step S405, the control unit 101 returns the process to step S402. The control unit 101 generates the final wide-angle composite image by repeatedly performing the processing of steps S402 to S405 on (corrected images of) all captured images obtained by panning imaging.

図5は、ステップS401のパンニング撮影を模式的に説明する図である。図5(a)に示されるように、デジタルカメラ100を所定の方向に向けて撮影が開始され、撮影開始画像501が撮影される。デジタルカメラ100の回転中心503を中心としてデジタルカメラ100を回転方向504(図5において時計回り(図2のY軸回り)へ回転させながら所定のシャッタ速度で撮影を続け、撮影終了画像502が撮影されると、パンニング撮影は終了する。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating panning imaging in step S401. As shown in FIG. 5A, shooting is started with the digital camera 100 directed in a predetermined direction, and a shooting start image 501 is shot. Shooting is continued at a predetermined shutter speed while rotating the digital camera 100 in the rotation direction 504 (clockwise in FIG. 5 (about Y axis in FIG. 2) about the rotation center 503 of the digital camera 100, and the shooting end image 502 is shot. When it is done, the panning shooting ends.

図5(b)に示されるように、撮影開始画像501と撮影終了画像502はそれぞれ、撮影余白領域を有する。これらの撮影余白領域は、最終的に出力される広角合成画像の画角には含まれない。よって、最終的に出力される広角合成画像の画角505は、撮影開始画像501において撮影余白領域を除いた領域からの撮影終了画像502において撮影余白領域を除いた領域までの範囲となる。   As shown in FIG. 5B, the shooting start image 501 and the shooting end image 502 each have a shooting margin area. These shooting margin areas are not included in the angle of view of the finally output wide-angle composite image. Therefore, the angle of view 505 of the finally output wide-angle composite image is a range from the area excluding the imaging margin area in the imaging start image 501 to the area excluding the imaging margin area in the imaging end image 502.

図6(a)は、ステップS401のパンニング撮影により得られる実際の画像例を示す図である。ここでは、被写体としての建築物に向かって、建築物の左側が余裕を持って写るように、建築物の左側に撮影余白領域を設けて撮影を開始し、建築物の右側が余裕をもって写るように建築物の右側に撮影余白領域を設けて撮影を終了する。   FIG. 6A is a view showing an example of an actual image obtained by the panning shooting in step S401. Here, a shooting margin area is provided on the left side of the building so that the left side of the building is photographed with a margin toward the building as a subject, so that the right side of the building is photographed with a margin The imaging margin area is provided on the right side of the building to complete the imaging.

本実施形態では、図6(a)に示すように、7枚の撮影画像が実際に撮影されたものとする。適正露出画像601,604,607は、デジタルカメラ100のAE制御によって算出した適正露出値で撮影された画像である。低露出画像602,605は、適正露出値よりも低い露出値で撮影された画像である。高露出画像603,606は、適正露出値よりも高い露出値で撮影された画像である。このように、ステップS401のパンニング撮影では、3つの露出値を順次変更して撮影が繰り返し行われている。なお、以下の説明では、適正露出画像601,604,607、低露出画像602,605及び高露出画像603,606をまとめて、適宜、撮影画像601〜607と称呼する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, it is assumed that seven photographed images are actually photographed. The proper exposure images 601, 604, and 607 are images captured with the proper exposure value calculated by the AE control of the digital camera 100. The low exposure images 602 and 605 are images taken at an exposure value lower than the appropriate exposure value. The high exposure images 603 and 606 are images taken at an exposure value higher than the appropriate exposure value. As described above, in the panning shooting in step S401, the shooting is repeatedly performed by sequentially changing the three exposure values. In the following description, the proper exposure images 601, 604 and 607, the low exposure images 602 and 605, and the high exposure images 603 and 606 will be collectively referred to as photographed images 601 to 607 as appropriate.

露出値の異なる撮影画像では、その露出差によって信号レベル(撮像素子からの出力信号レベル)が異なってしまう。そのため、パンニング撮影により得られた実際の撮影画像601〜607に対して、同じ被写体領域の信号レベルを揃える補正処理を行う。この補正方法には、露出値に比例したゲインを撮影画像601〜607の信号値(輝度値)に乗算することで明るさを合わせる方法や、ガンマ処理によって撮影画像の明るさを補正する方法等を用いることができ、特に限定されるものではない。   In photographed images having different exposure values, the signal level (the output signal level from the imaging device) differs depending on the exposure difference. Therefore, correction processing is performed on the actual captured images 601 to 607 obtained by panning imaging to adjust the signal level of the same subject region. In this correction method, a method of matching the brightness by multiplying the signal value (brightness value) of the photographed images 601 to 607 by a gain proportional to the exposure value, a method of correcting the brightness of the photographed image by gamma processing, etc. Is not particularly limited.

図6(b)は、図6(a)に示す撮影画像601〜607に対して、明るさを揃える補正を行った後の補正画像611〜617を模式的に示している。また、図6(c)は、最終的に生成される広角合成画像620の例を示しており、広角合成画像620は、図6(b)に示す補正画像611〜617を用いて生成される。   FIG. 6B schematically shows corrected images 611 to 617 after correcting the brightness to the photographed images 601 to 607 shown in FIG. 6A. 6C shows an example of the wide-angle composite image 620 finally generated, and the wide-angle composite image 620 is generated using the correction images 611 to 617 shown in FIG. 6B. .

ステップS403の隣接する撮影画像間の重複領域の特定処理について、図7を参照して説明する。ここで、隣接する撮影画像間の重複領域の特定には、図6(a)に示した実際の撮影画像601〜607ではなく、図6(b)に示した補正画像611〜617を用いる。   The process of specifying an overlapping area between adjacent photographed images in step S403 will be described with reference to FIG. Here, not the actual photographed images 601 to 607 shown in FIG. 6A but the corrected images 611 to 617 shown in FIG. 6B are used to specify the overlapping area between the adjacent photographed images.

図7は、撮影画像601〜607について互いに隣接する撮影画像間の重複領域を補正画像611〜617を用いて特定する方法を説明する図である。隣接する重複領域間の特定処理では、補正画像611〜617について、互いに隣接する補正画像において被写体の重なる領域を算出する。そこで、図7では、補正画像611を基準として、補正画像612〜617の移動量を横軸に取り、補正画像612〜617をそれぞれ、1つ前の補正画像に対して、被写体の同じ部分が重なるように位置合わせしている。   FIG. 7 is a diagram for explaining a method of specifying overlapping regions between photographed images adjacent to each other in the photographed images 601 to 607 using the corrected images 611 to 617. In the identification process between adjacent overlapping areas, overlapping areas of objects in the correction images adjacent to each other are calculated for the correction images 611 to 617. Therefore, in FIG. 7, with the movement amount of the corrected images 612 to 617 taken on the horizontal axis with the corrected image 611 as a reference, the same part of the subject as the corrected images 612 to 617 is one before the corrected image. Aligned to overlap.

隣接する補正画像の位置合わせ方法には、一般的な画像位置合わせ手法を用いることができる。例えば、補正画像を任意サイズの小ブロックに分割し、小ブロック毎に画像信号(輝度等)のSAD(Sum of Absolute Difference)が最小となる対応点を算出し、動きベクトルを算出する方法等を用いることができる。   A general image registration method can be used for the registration method of the adjacent correction image. For example, a method of dividing a corrected image into small blocks of an arbitrary size, calculating corresponding points at which SAD (Sum of Absolute Difference) of an image signal (such as luminance) becomes minimum for each small block, and calculating a motion vector It can be used.

補正画像611,612の位置合わせ処理では、開始座標がSX1、終了座標がEX1となる1回目の重複領域701が特定される。同様に、補正画像612,613の位置合わせ処理では、開始座標がSX2、終了座標がEX2となる2回目の重複領域702が特定される。このように、順次、補正画像611〜617について、隣接した2枚の補正画像の位置合わせ処理によって移動量(座標)等の特徴量算出を行うことで、1〜6回目の重複領域701〜706を特定することができる。なお、ステップS403では、1〜6回目の重複領域701〜706の特定処理と同時に、位置合わせ処理を行った隣接する補正画像について、時間的に後の補正画像が前の補正画像の位置に合うように幾何学変換処理を行う。   In the alignment processing of the correction images 611 and 612, a first overlapping area 701 in which the start coordinate is SX1 and the end coordinate is EX1 is specified. Similarly, in the alignment processing of the correction images 612 and 613, a second overlap area 702 in which the start coordinate is SX2 and the end coordinate is EX2 is specified. As described above, by sequentially calculating feature amounts such as movement amounts (coordinates) of the correction images 611 to 617 by alignment processing of two adjacent correction images, the first to sixth overlapping regions 701 to 706 are obtained. Can be identified. In step S403, for the adjacent correction image subjected to the alignment process simultaneously with the identification process of the first to sixth overlap regions 701 to 706, the correction image after the time matches the position of the previous correction image. Perform geometric transformation processing as follows.

次に、ステップS404の合成マップの作成処理について、図8乃至図10を参照して説明する。図8は、ステップS404の合成マップの作成処理のフローチャートである。本実施形態では、低露出画像、適正露出画像、高露出画像の3枚の撮影画像の補正画像を同じ領域で合成することによってダイナミックレンジの拡大を実現する。そのため、同じ領域では2回までの合成が行われる。換言すれば、同じ領域では、3回以上の合成を行わない。   Next, the process of creating a composite map in step S404 will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. 8 is a flowchart of the process of creating a composite map in step S404. In this embodiment, expansion of the dynamic range is realized by combining corrected images of three photographed images of a low exposure image, a proper exposure image, and a high exposure image in the same area. Therefore, up to two times of synthesis are performed in the same area. In other words, three or more syntheses are not performed in the same region.

ステップS801において合成マップ作成部302は、合成回数マップを作成する。図9は、合成回数マップの作成手順を模式的に説明する図である。合成回数マップとは、複数の撮影画像を順次重ね合わせる各過程で、ある領域が何回合成されたかを示すものであり、合成回数マップの作成には、ステップS403で特定した図6(b)に示す補正画像611〜617の重複領域701〜706が用いられる。なお、図9には、1〜3,6回目の合成回数マップ901〜903,906が示されており、4回目と5回目の合成回数マップについては図示を省略している。   In step S801, the composite map creation unit 302 creates a composite frequency map. FIG. 9 is a diagram for schematically explaining the creation procedure of the number-of-combinations map. The composition frequency map indicates how many times a certain area is composited in each process of sequentially superimposing a plurality of photographed images, and FIG. 6 (b) specified in step S403 for creating the composition frequency map The overlapping areas 701 to 706 of the corrected images 611 to 617 shown in FIG. Note that FIG. 9 shows first to third and sixth synthetic frequency maps 901 to 903 and 906, and the fourth and fifth synthetic frequency maps are omitted.

合成回数マップの作成では、重複領域701〜706の重なる領域をカウントし、重なる回数を合成回数の値とする。例えば、1回目の合成回数マップ901は、過去の合成回数マップがないため、補正画像611,622の重複領域701に基づいて作成される。1回目の合成回数マップ901では、合成回数マップ901の領域SX1〜EX1では合成回数の値は「1」となり、領域SX1〜EX1以外の領域の合成回数の値は「ゼロ(0)」となる。   In the creation of the combination number map, the overlapping regions of the overlapping regions 701 to 706 are counted, and the number of overlapping is set as the value of the number of combinations. For example, the first composition frequency map 901 is created based on the overlapping area 701 of the corrected images 611 and 622 because there is no past composition frequency map. In the first composition frequency map 901, the value of the composition frequency is "1" in the regions SX1 to EX1 of the composition frequency map 901, and the value of the composition frequency of the regions other than the regions SX1 to EX1 is "zero (0)" .

2回目以降の現在の合成回数マップの作成時に、前回に作成した合成回数マップに今回重ね合わせる重複領域と重なる領域がある場合には、その領域の合成回数の値をインクリメントする。例えば、図9(b)に示す2回目の合成回数マップ902では、1回目の合成回数マップでの重複領域701と、今回合成する重複領域702の2つがある。従って、合成回数マップ902の領域SX2〜EX1の合成回数の値は「2」、領域EX1〜EX2の合成回数の値は「1」、領域EX2〜の合成回数の値は「0」となる。   If there is an area overlapping the overlapping area to be superimposed this time on the previously created combination frequency map when the current combination frequency map for the second and subsequent times is created, the value of the combination frequency of that region is incremented. For example, in the second combination frequency map 902 shown in FIG. 9B, there are two, the overlapping region 701 in the first combination frequency map and the overlapping region 702 to be combined this time. Therefore, the value of the number of synthesization of the regions SX2 to EX1 of the composition number map 902 is “2”, the value of the number of syntheses of the regions EX1 to EX2 is “1”, and the value of the number of syntheses of the regions EX2 to EX2 is “0”.

ステップS802において合成マップ作成部302は、合成回数マップに所定の合成回数を超える領域か存在するか否かを判定する。本実施形態では、低露出画像、適正露出画像及び高露出画像を同じ領域で合成する必要があるため、同じ領域では2回の合成が必要になるため、所定の合成回数を2回とし、合成回数が2回となった領域を合成領域とする。よって、制御部101は、合成回数マップに合成回数が3回以上となる領域がある場合(S802でYES)、処理をステップS803へ進め、3回以上となる領域がない場合(S802でNO)、処理をステップS804へ進める。   In step S802, the composite map generation unit 302 determines whether there is an area exceeding the predetermined composite frequency in the composite frequency map. In the present embodiment, since it is necessary to combine the low exposure image, the proper exposure image, and the high exposure image in the same area, it is necessary to combine two times in the same area. An area in which the number of times is two is set as a combined area. Therefore, when there is an area where the number of times of synthesis is three or more in the number-of-combinations map (YES in S802), control unit 101 advances the process to step S803, and when there is no area of three or more times (NO in S802) The process advances to step S804.

ステップ803において合成マップ作成部302は、所定回数(=2回)を合成限度回数に設定して、合成回数マップで合成回数が3回以上となる領域の合成回数を合成限度回数に変更し、更に、その領域を除いた領域を新たな合成領域として算出する。例えば、図9(c)に示す3回目の合成回数マップ903には3つの重複領域701〜703があり、領域SX3〜EX1において重複領域701〜703の3つが重なっている。そのため、3回目の合成回数マップ903では、領域SX3〜EX1について、合成回数の値が「3」と算出されるところを、合成限度回数の「2」に変更し、領域SX3〜EX1を合成対象から除外する。これにより、領域SX1〜EX2の合成回数が限度合成回数の2回となる合成回数マップが作成される。 In step S 803, the synthesis map generation unit 302 sets the predetermined number of times (= 2 times) as the synthesis limit number, and changes the synthesis number of the area where the synthesis number is 3 or more in the synthesis number map to the synthesis limit number. Further, an area excluding the area is calculated as a new combined area. For example, the third combination number map 903 shown in FIG. 9C includes three overlapping areas 701 to 703, and three of the overlapping areas 701 to 703 overlap in the areas SX3 to EX1. Therefore, in the third combination number map 903, for the regions SX3 to EX1, the portion where the value of the number of combinations is calculated as "3" is changed to the number of combination limit number "2", and the regions SX3 to EX1 are to be combined Exclude from As a result, a composition frequency map in which the composition frequency of the regions SX1 to EX2 is two of the limit composition frequency is created.

ステップS804において合成マップ作成部302は、ステップS803までの処理で求めた合成回数マップにおいて合成限度回数を超えなかった領域(合成領域)を合成する際の合成比率を算出し、合成マップを生成する。この合成マップの生成では、低露出画像、適正露出画像及び高露出画像でそれぞれ異なった合成比率を用いる。   In step S804, the composite map generation unit 302 calculates a composite ratio when combining a region (composite region) that does not exceed the composite limit frequency in the composite number map obtained in the processing up to step S803, and generates a composite map. . In this composite map generation, different composite ratios are used for the low exposure image, the proper exposure image, and the high exposure image.

図10(a),(b),(c)はそれぞれ、低露出画像、適正露出画像、高露出画像の合成比率の例を示す図であり、これらはいずれも広角画像合成に用いる補正画像での信号値(輝度信号値)と合成比率との関係を示している。   FIGS. 10 (a), (b) and (c) are diagrams showing examples of the composition ratio of the low exposure image, the proper exposure image, and the high exposure image, respectively, and these are all correction images used for wide angle image synthesis. 7 shows the relationship between the signal value (brightness signal value) of and the combining ratio.

例えば、低露出画像を合成する場合には、合成する低露出画像の補正画像の信号値から、図10(a)の合成比率1001を参照して、合成する画像領域の合成比率を決定し、合成マップを生成する。合成比率1001は、信号値の小さい領域(画素)では合成比率を下げて、信号値の大きい領域(画素)では合成比率を上げるようにしている。これにより、広角合成画像に黒潰れが生じることを抑制することができる。   For example, when combining a low exposure image, the combining ratio of the image area to be combined is determined with reference to the combining ratio 1001 of FIG. 10A from the signal value of the corrected image of the low exposure image to be combined, Generate a composite map. The combining ratio 1001 is configured to lower the combining ratio in an area (pixel) where the signal value is small and to increase the combining ratio in an area (pixel) where the signal value is large. This can suppress the occurrence of blackening in the wide-angle composite image.

一方、同様に、適正露出画像を合成する場合には図10(b)の合成比率1002を参照し、高露出画像を合成する場合には図10(c)の合成比率1003を参照して、合成する画像領域の合成比率を決定し、合成マップを生成する。合成比率1003は、信号値の小さい領域(画素)では合成比率を上げて、信号値の大きい領域(画素)では合成比率を下げるようにしている。これにより、広角合成画像に白飛びが生じることを抑制することができる。合成比率1002は、概ね、合成比率1001,1003の中間的な特性に設定されている。   On the other hand, similarly, in the case of combining the proper exposure image, the combining ratio 1002 in FIG. 10B is referred to, and in the case of combining the high exposure image, the combining ratio 1003 in FIG. The composition ratio of the image area to be composited is determined, and a composite map is generated. The combining ratio 1003 is configured to increase the combining ratio in a region (pixel) where the signal value is small and to decrease the combining ratio in a region (pixel) where the signal value is large. This can suppress whiteout in the wide-angle composite image. The composition ratio 1002 is generally set to an intermediate characteristic of the composition ratios 1001 and 1003.

なお、合成比率1001〜1003は、図10(a)〜(c)に示されるものに限定されるものではない。例えば、適正露出画像の合成比率1002については、低輝度側と高輝度側で合成比率を0とし、その中間で100とするように調整してもよい。また、適正露出画像での輝度分布に基づいて、低露出画像と高露出画像のそれぞれの合成比率を調整するようにしてもよい。例えば、適正露出画像において輝度値の小さい領域が多い場合には、合成比率1001の勾配部を更に高輝度側にシフトさせると共に、合成比率1003の勾配部も高輝度側にシフトさせるように調整してもよい。   The synthesis ratios 1001 to 1003 are not limited to those shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c). For example, with regard to the composition ratio 1002 of the proper exposure image, the composition ratio may be 0 on the low luminance side and the high luminance side, and may be adjusted to 100 in the middle. In addition, the combination ratio of each of the low exposure image and the high exposure image may be adjusted based on the luminance distribution in the proper exposure image. For example, when there are many areas where the brightness value is small in the proper exposure image, the gradient portion of the combination ratio 1001 is further shifted to the high brightness side, and the gradient portion of the combination ratio 1003 is also shifted to the high brightness side. May be

最終的な合成マップは、図9(d)の6回目の合成回数マップ906に対して、合成比率が加味されたものとなる。なお、最終的な合成マップの上下左右端の領域は、重複領域の合成回数が所定回数(2回)に満たない可能性があるため、本実施形態では、撮影余白領域とする。その結果、最終的な広角合成画像620の画角は図7(d)に示される領域SX2〜EX5で示されることになる。   The final combined map is obtained by adding the combined ratio to the sixth combined number map 906 in FIG. 9D. In addition, since there is a possibility that the number of times of combining of the overlapping area does not reach a predetermined number of times (twice), the area of the upper, lower, left and right ends of the final combining map is a shooting margin area in this embodiment. As a result, the angle of view of the final wide-angle composite image 620 is shown by the regions SX2 to EX5 shown in FIG.

ステップS405での広角画像合成部303による広角画像合成では、具体的には、N回目の合成マップに基づいて、N−1回目の広角画像合成を行った広角合成画像と、N回目の広角画像合成を行う撮影画像であるN+1枚目の撮影画像とを合成する。N回目の広角合成画像は、N−1回目の広角合成画像、N回目の広角画像合成に用いる撮影画像、N回目の合成マップを用いて、下記合成式で算出される。   Specifically, in the wide-angle image combining by the wide-angle image combining unit 303 in step S405, a wide-angle combined image obtained by performing the N-1th wide-angle image combining based on the N-th combined map and an N-th wide-angle image The N + 1-th captured image, which is a captured image to be combined, is combined. The N-th wide-angle composite image is calculated by the following composition formula using the (N-1) -th wide-angle composite image, the photographed image used for the N-th wide-angle image composition, and the N-th composite map.

なお、(x,y)は、画像座標上の位置を示す。また、パンニング撮影により得られた撮影画像(補正画像)を合成しているため、片方の画像の領域が存在しない領域が発生し、その領域については、その領域が存在する画像から出力するように処理を行う。   Note that (x, y) indicates the position on the image coordinates. Further, since the photographed image (corrected image) obtained by the panning photographing is synthesized, an area where the area of one image does not exist is generated, and the area is output from the image where the area exists. Do the processing.

以上の説明の通り、本実施形態によれば、適正露出を含む異なる複数の露出値で撮影した画像を合成することにより、黒潰れや白飛びを改善し、ダイナミックレンジを拡大した広角合成画像を生成することができる。また、撮影画像において重複する領域を順次合成しながら広角合成画像を生成するため、従来のように、予め露出値の異なる画像同士を合成した後に各合成画像を更に合成する手法よりも、画像合成に必要となるメモリ量を少なく抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, a wide-angle composite image in which the dynamic range is expanded is improved by combining the images captured with a plurality of different exposure values including proper exposure, thereby improving the blackout and overexposure. Can be generated. In addition, in order to generate a wide-angle composite image while sequentially combining overlapping areas in a captured image, as in the prior art, a method of combining the images after combining images with different exposure values in advance is more effective than image combining. Can reduce the amount of memory required for

<第2実施形態>
第1実施形態では、合成回数マップの作成における合成限度回数を2回、つまり、合成マップにおける撮影合成画像の合成回数の上限を2回としたが、合成回数の上限はこれに限定されず、より多い回数(3回以上)としてもよい。つまり、露出値の変更数を増やして撮影する画像の数を増やすにしたがって、より広いダイナミックレンジを実現して、白飛びや黒潰れを抑制した合成画像を得ることができる。そのため、低露出、適正露出、高露出の3枚(3段の露出段数)に限定せず、より多段の露出段数に設定して撮影を行って、広角画像合成を行ってもよい。その場合、画像の所定領域における合成回数(合成する画像の枚数)に応じて、合成回数の上限を決定すればよい。
Second Embodiment
In the first embodiment, although the combination limit number of times in the creation of the combination number map is two times, that is, the upper limit of the number of combining of the photographed combined image in the combining map is two, the upper limit of the number of combining is not limited thereto. The number of times may be increased (three times or more). That is, as the number of changes in exposure value is increased and the number of captured images is increased, a wider dynamic range can be realized, and a composite image in which overexposure and overexposure can be suppressed can be obtained. Therefore, wide-angle image composition may be performed by setting the number of exposure steps in multiple stages without limiting to three images (three exposure steps) of low exposure, proper exposure, and high exposure. In that case, the upper limit of the number of times of combination may be determined according to the number of times of combination (the number of images to be combined) in a predetermined area of the image.

例えば、合成回数の上限をNlim回とし、N回目の合成回数マップにおける隣接する画像間の重複領域の開始座標をSX(N)、終了座標をEX(N)とすると、合成回数が上限に達する領域が初めて発生するのは、Nlim回目の合成時となる。そこで、Na回(1≦Na≦Nlim)までの合成マップの作成では、隣接する画像間の重複領域SX(Na)〜EX(Na)で合成マップを更新する。そして、Nb回目(Nb>Nlim)以降の合成回数マップの作成では、隣接する画像間の重複領域に対してEX(Nb−Nlim)〜EX(Nb)の領域で合成回数マップを更新するように変更する。   For example, assuming that the upper limit of the number of combining is Nlim times, the start coordinate of the overlapping area between adjacent images in the Nth combining number map is SX (N), and the end coordinate is EX (N), the number of combining reaches the upper limit The region is generated for the first time at the time of Nlim synthesis. Therefore, in the creation of the synthesis map up to Na times (1 ≦ Na ≦ Nlim), the synthesis map is updated in the overlapping regions SX (Na) to EX (Na) between the adjacent images. Then, in the creation of the composition frequency map after the Nb-th (Nb> Nlim), the composition frequency map is updated in the region of EX (Nb−Nlim) to EX (Nb) with respect to the overlapping region between adjacent images. change.

例えば、合成回数の上限を3回とすると、合成回数が上限となる領域が初めて発生するのは3回目の合成マップの作成時である。よって、3回目の合成マップの作成まで領域SX(Na)〜EX(Na)(1≦Na≦3)で、順次、合成マップを更新する。4回目以降の合成マップの作成(Nb>3)では、領域EX(Nb−3)〜EX(Nb)(Nb>3)で、順次、合成マップを更新する。こうして、同じ領域を合成する合成回数の上限を変更しても、本発明に係る画像処理を行うことができる。   For example, assuming that the upper limit of the number of times of synthesis is three, the region where the number of times of synthesis reaches the upper limit occurs for the first time at the time of creation of the third time combination map. Therefore, the synthesis map is sequentially updated in the regions SX (Na) to EX (Na) (1 ≦ Na ≦ 3) until the third generation of the synthesis map. In the creation of the fourth and subsequent synthetic maps (Nb> 3), the synthetic maps are sequentially updated in the regions EX (Nb-3) to EX (Nb) (Nb> 3). Thus, the image processing according to the present invention can be performed even if the upper limit of the number of times of combining the same area is changed.

<第3実施形態>
上記第1実施形態では、隣接する撮影画像間の重複領域を、撮影画像全体での位置合わせ処理を行って求めた特徴量から特定した。ここで、更に、撮影画像全体の位置合わせ処理で求められた重複領域に対して、光学系104を構成するレンズの収差量や撮影時の焦点距離に応じて、重複領域を変更する処理を行ってもよい。
Third Embodiment
In the first embodiment, the overlapping area between adjacent captured images is specified from the feature amount obtained by performing the alignment processing on the entire captured image. Here, the overlapping area is further changed according to the amount of aberration of the lens constituting the optical system 104 and the focal length at the time of photographing with respect to the overlapping area obtained by the alignment processing of the entire photographed image. May be

例えば、レンズの収差量や撮影時の焦点距離によって、撮影画像の中心から離れた画像の領域では、パンニング撮影を行った隣接画像間で位置合わせ処理を行っても、画像の歪みが原因で正しく位置が合わない可能性がある。そこで、位置合わせ処理で求められた特徴量からで算出された重複領域に対して、さらに撮影画像の歪の大きさに応じて重複領域を狭く設定する処理を行ってもよい。なお、逆に、歪補正や円筒変換等の広角合成画像の合成精度を向上させる処理を行った場合には、位置合わせ処理で求められた特徴量から算出された重複領域を、最大限使用可能な領域に設定することも可能である。   For example, depending on the amount of aberration of the lens and the focal distance at the time of shooting, in the area of the image far from the center of the photographed image, even if the alignment processing is performed between adjacent images subjected to panning photography, the distortion of the image is correct. There is a possibility that the position does not match. Therefore, with respect to the overlap area calculated from the feature amount obtained by the alignment processing, a process of setting the overlap area to be narrow according to the magnitude of the distortion of the captured image may be performed. In addition, conversely, when processing is performed to improve the synthesis accuracy of the wide-angle composite image such as distortion correction or cylindrical conversion, the overlap region calculated from the feature amount obtained by the alignment processing can be used to the maximum extent. It is also possible to set in the

<第4実施形態>
上記第1実施形態では、撮影開始時と撮影終了時の撮影画像に、最終的に生成される広角合成画像に使用しない撮影余白領域を設定した。これに限らず、合成マップでの合成回数の上限に応じて、撮影余白領域を変更する処理を行ってもよい。合成限度回数が大きくなるほど、合成限度回数に到達するまでに合成する撮影画像が増えるため、広角画像合成に用いることができる画角が狭くなってしまう。そこで、合成限度回数が多い場合には撮影余白領域を広く制御することを行う。
Fourth Embodiment
In the first embodiment, the imaging margin area not used for the finally generated wide-angle composite image is set as the imaging image at the imaging start time and the imaging end time. Not limited to this, processing for changing the shooting margin area may be performed according to the upper limit of the number of times of synthesis in the synthesis map. As the number of times of synthesis limit increases, the number of captured images to be synthesized increases until reaching the number of times of synthesis limit, so the angle of view that can be used for wide angle image synthesis becomes narrower. Therefore, when the number of times of composition limit is large, the imaging margin area is widely controlled.

<第5実施形態>
上記第1実施形態では、隣接する撮影画像について位置合わせ処理を行い、隣接する画像間の重複領域を特定した。しかし、これに限られず、デジタルカメラ100のパンニング位置や角度を検出部110の検出結果を用いて特定して、撮影画像間の重複領域を求めるようにしてもよい。つまり、検出部110の検出信号から算出したデジタルカメラ100の角度と位置を、基準値からの相対値として算出することで、隣接する撮影画像間の重複領域を特定することができる。この方法を用いることで、低コントラストや繰り返しパターンが含まれるような被写体を撮影した場合には、動きベクトル方式のような画像解析で重複領域を求める場合よりも、正しい重複領域を特定することができる。なお、画像解析により撮影画像間の重複領域を特定する処理と、検出部110の検出信号から撮影画像間の重複領域を特定する処理とを併用してもよい。例えば、画像解析により求めた撮影画像間の重複領域を、検出部110の検出信号を用いて補正するようにしてもよい。
Fifth Embodiment
In the first embodiment, the alignment processing is performed on the adjacent captured images, and the overlapping area between the adjacent images is specified. However, the present invention is not limited to this, and the panning position or angle of the digital camera 100 may be specified using the detection result of the detection unit 110 to obtain the overlapping area between the photographed images. That is, by calculating the angle and position of the digital camera 100 calculated from the detection signal of the detection unit 110 as a relative value from the reference value, it is possible to specify an overlapping area between adjacent photographed images. By using this method, when photographing an object having low contrast or a repetitive pattern, it is possible to specify a correct overlapping area as compared to the case of obtaining an overlapping area by image analysis such as the motion vector method. it can. Note that the process of specifying the overlap area between the photographed images by image analysis may be used in combination with the process of specifying the overlap area between the photographed images from the detection signal of the detection unit 110. For example, the overlap area between the captured images obtained by the image analysis may be corrected using the detection signal of the detection unit 110.

<第6実施形態>
上記第1実施形態では、合成マップの合成限度回数は予め固定されているものとしたが、これに限られず、合成マップの合成限度回数を撮影時のパンニング速度に応じて変更する構成としてもよい。例えば、パンニング速度が速い場合には、所望する広角合成画像を構成する画角を構成するための撮影画像の枚数が少なくなるため、パンニング速度が速くなるにつれて、合成マップの合成限度回数を減らすように制御する処理を行う。
Sixth Embodiment
In the first embodiment, although the number of times of synthesis of the synthesis map is fixed in advance, the present invention is not limited to this, and the number of times of synthesis of the synthesis map may be changed according to the panning speed at the time of shooting. . For example, when the panning speed is fast, the number of captured images for constructing the angle of view constituting the desired wide-angle composite image decreases, so as the panning speed becomes faster, the number of times of synthesis limit of the synthesis map is reduced. Perform control processing.

例えば、適正露出画像(露出補正が0段)を中心として±1段毎に順次露出を変更して、計5枚の撮影画像を撮影して広角合成画像を合成する場合を考える。この場合に、例えば、1枚の撮影画像の画角が90度であるとすると、5枚の撮影画像で重複領域が存在するようにするためには、22.5度よりも小さい回転角度毎に1回の撮影を行う必要がある。よって、22.5度よりも大きい角度毎に1回の撮影を行う場合には、合成限度回数を減らす。例えば、1枚の撮影画像の画角を90度として、30度ずつずらして撮影を行うと、4枚目の撮影画像は1枚目の撮影画像と重複する領域がなくなるため、最大で2回(3枚)の合成回数とする。   For example, a case will be considered where the exposure is changed sequentially by ± 1 step around the proper exposure image (exposure correction is 0 step), a total of 5 photographed images are taken, and a wide-angle composite image is synthesized. In this case, for example, assuming that the angle of view of one photographed image is 90 degrees, each rotational angle smaller than 22.5 degrees in order to make an overlap area exist in five photographed images. It is necessary to take one shot. Therefore, in the case of performing one shooting every angle larger than 22.5 degrees, the number of combined limits is reduced. For example, if the angle of view of one shot image is 90 degrees and shooting is performed by 30 degrees, the fourth shot image has no overlapping area with the first shot image, so a maximum of two times The number of times of composition is (3 sheets).

また、パンニング速度が速いために隣接する撮影画像間に重複領域があるか否かを、検出部110からの検出信号を用いて検出し、重複領域がない場合には、警告を発し或いは広角画像合成の処理を中止するように構成してもよい。   In addition, it detects whether there is an overlapping area between adjacent photographed images because of the high panning speed, using a detection signal from the detection unit 110, and if there is no overlapping area, issues a warning or wide-angle image The composition processing may be configured to be discontinued.

<第7実施形態>
第1実施形態では、合成マップの作成における合成限度回数を2回として、合成回数が2回に達した合成領域のみから広角合成画像を生成した。しかし、これに限定されず、更に画角を広げるために、合成限度回数に達していない画像の領域(合成回数が0回又は1回の領域)を広角合成画像に付加してもよい。
Seventh Embodiment
In the first embodiment, a wide-angle composite image is generated only from the composite region in which the number of combinations has reached two, with the number of combination limits in creating the composite map being two. However, the present invention is not limited to this, and in order to widen the angle of view, an area of the image which has not reached the synthesis limit number (area where the synthesis number is 0 or 1) may be added to the wide angle synthesized image.

この場合、合成限度回数に達していない画像の領域(付加する領域)の合成比率を、その画像の信号値(輝度値)に応じて調整することが好ましい。また、付加する画像の領域に白飛び又は黒潰れが含まれているか否かを判定し、白飛び又は黒潰れが含まれない場合に、広角合成画像に含まれない領域を広角合成画像に加える合成を行うようにすることが好ましい。なお、合成回数が0回の画像(例えば、最後に撮影された画像)の領域を付加える場合には、その画像としては、適正露出で撮影された画像を用いるようにする。   In this case, it is preferable to adjust the composition ratio of the area (area to be added) of the image which has not reached the composition limit number in accordance with the signal value (luminance value) of the image. In addition, it is determined whether whiteout or black crushing is included in the area of the image to be added, and when whiteout or black crushing is not included, an area not included in the wide-angle composite image is added to the wide-angle composite image. It is preferred to carry out the synthesis. In the case of adding an area of an image (for example, an image captured last) the composition number is 0, an image captured with a proper exposure is used as the image.

<その他の実施形態>
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
<Other Embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the scope of the present invention are also included in the present invention. included. Furthermore, each embodiment mentioned above shows only one embodiment of the present invention, and it is also possible to combine each embodiment suitably.

本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   The present invention is also realized by performing the following processing. That is, software (program) for realizing the functions of the above-described embodiment is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU or the like) of the system or apparatus reads out a program code. It is a process to execute. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.

100 デジタルカメラ
101 システム制御部
102 ROM
104 光学系
105 撮像部
107 画像処理部
110 検出部
901,902 1回目,2回目の合成回数マップ
903,906 3回目,6回目の合成回数マップ
100 digital camera 101 system control unit 102 ROM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 Optical system 105 Imaging part 107 Image processing part 110 Detection part 901, 902 1st and 2nd composition frequency map 903, 906 3rd and 6th composition frequency map

Claims (12)

複数の異なる露出値での撮影を繰り返しながら連続的に撮影範囲を変えて撮影された複数の画像を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した複数の画像について、隣接する画像間において被写体が重複する重複領域を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記重複領域を所定の回数を超えないように重複させた合成領域を作成する作成手段と、
前記取得手段が取得した前記複数の画像それぞれの前記合成領域での合成比率を、前記複数の画像それぞれの撮影時の露出値と信号値とに基づいて算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した前記合成比率で、前記作成手段が作成した合成領域での画像合成を行うことにより広角合成画像を生成する生成手段と、備えることを特徴とする画像処理装置。
An acquisition unit that acquires a plurality of images captured by continuously changing the imaging range while repeating imaging with a plurality of different exposure values;
A detection unit configured to detect an overlapping area in which a subject overlaps between adjacent images in the plurality of images acquired by the acquisition unit;
Creating means for creating a combined area in which the overlapping area detected by the detecting means is overlapped so as not to exceed a predetermined number of times;
Calculating means for calculating the composition ratio of each of the plurality of images acquired by the acquisition means based on the exposure value and the signal value at the time of photographing each of the plurality of images;
An image processing apparatus comprising: generating means for generating a wide-angle composite image by performing image combining in the combining area created by the creating means at the combining ratio calculated by the calculating means.
前記算出手段は、前記合成領域に含まれる、前記重複領域を重複させる回数が前記所定の回数に達していない領域を前記広角合成画像に付加する場合、前記所定の回数に達していない領域の信号値に応じて前記合成比率を調整することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The calculation means is a signal of an area not having reached the predetermined number of times when an area not included in the combination area and in which the number of times the overlapping area is overlapped has not reached the predetermined number of times is added to the wide-angle composite image. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the combining ratio is adjusted in accordance with a value. 前記複数の画像は、適正露出での撮影に対して低露出と高露出でそれぞれ撮影された画像を含み、
前記算出手段は、前記低露出で撮影された画像の前記合成比率を信号値の小さい領域では下げると共に信号値の大きい領域では上げ、前記高露出で撮影された画像の前記合成比率を信号値の小さい領域では上げると共に信号値の大きい領域では下げることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
The plurality of images include images taken respectively at low exposure and high exposure for photographing at the proper exposure,
The calculation means lowers the combining ratio of the image captured at the low exposure in a region where the signal value is small and increases in a region where the signal value is large, and the combining ratio of the image captured at the high exposure is The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus is increased in a small area and lowered in a large signal value area.
前記算出手段は、前記適正露出で撮影された画像での輝度分布に基づいて、前記低露出で撮影された画像と前記高露出で撮影された画像のそれぞれの前記合成比率を調整することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。   The calculation means is characterized in that the synthesis ratio of each of the image photographed at the low exposure and the image photographed at the high exposure is adjusted based on a luminance distribution of the image photographed at the proper exposure. The image processing apparatus according to claim 3, wherein 前記所定の回数は、前記複数の画像の撮影に用いられた前記異なる露出値の段数に応じて設定されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined number of times is set in accordance with the number of steps of the different exposure values used for capturing the plurality of images. 前記所定の回数は、前記露出値の異なる画像が1枚ずつ重ねられて前記合成領域が作成されるように設定されることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 5, wherein the predetermined number of times is set so that the composite region is created by superimposing images different in the exposure value one by one. 前記生成手段は、前記複数の画像のうちの最後の画像が、適正露出で撮影された画像であって白飛びおよび黒潰れのない画像である場合には、前記最後の画像を前記広角合成画像に含めることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。   When the last image of the plurality of images is an image photographed with proper exposure and is an image without whiteout and blackout, the generation means may perform the wide-angle combined image with the last image. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the image processing apparatus is included. 前記検出手段は、前記複数の画像を撮影した撮像手段のレンズの焦点距離および収差量に基づいて、前記重複領域を補正することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The said detection part correct | amends the said duplication area | region based on the focal distance and the amount of aberrations of the lens of the imaging means which image | photographed the said several image, It is characterized by the above-mentioned. Image processing device. 前記生成手段は、前記複数の画像を撮影するときの撮像装置の動きの速度に応じて、前記所定の数を変更することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The image according to any one of claims 1 to 8, wherein the generation unit changes the predetermined number in accordance with a speed of movement of the imaging device when capturing the plurality of images. Processing unit. 複数の異なる露出値での撮影を繰り返しながら連続的に撮影範囲を変えて撮影された複数の画像を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した複数の画像を、隣接する画像間において撮影された被写体が重複するように、露出値の異なる画像を1枚ずつ重ね合わせる重ね合わせ手段と、
前記重ね合わせ手段によって、露出値の異なる画像が1枚ずつ重なり合った領域で画像合成を行うことによって広角合成画像を生成する生成手段と、を備え、
前記重ね合わせ手段は、同じ露出値で撮影された画像に共通する被写体範囲が存在しても、該共通する被写体範囲を二重に重ね合わせることのないように前記同じ露出値で撮影された画像の重ね合わせを制限することを特徴とする画像処理装置。
An acquisition unit that acquires a plurality of images captured by continuously changing the imaging range while repeating imaging with a plurality of different exposure values;
Superposition means for superposing images of different exposure values one by one so that a plurality of images acquired by the acquisition means are overlapped between adjacent images.
And a generation unit configured to generate a wide-angle composite image by performing image combination in a region where images having different exposure values overlap each other by the superposition unit.
The image is captured with the same exposure value so that, even if there is a subject range common to the images captured with the same exposure value, the overlay unit does not overlap the common subject range twice. What is claimed is: 1. An image processing apparatus comprising:
複数の異なる露出値での撮影を繰り返しながら連続的に撮影範囲を変えて撮影された複数の画像を合成する画像処理方法であって、
前記複数の画像を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記複数の画像について、順次、隣接する画像間で被写体が重複する重複領域を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した前記重複領域を所定の回数を超えないように重複させた合成領域を作成する作成ステップと、
前記取得ステップで取得した前記複数の画像それぞれの前記合成領域での合成比率を前記複数の画像それぞれの撮影時の露出値と信号値とに基づいて算出する算出ステップと、
前記算出ステップが算出した前記合成比率を用いて前記作成ステップで作成された前記合成領域での画像合成を行うことにより広角合成画像を生成する生成ステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for combining a plurality of captured images by continuously changing an imaging range while repeating imaging with a plurality of different exposure values,
An acquisition step of acquiring the plurality of images;
A detection step of sequentially detecting an overlapping area where objects overlap between adjacent images, for the plurality of images acquired in the acquiring step;
A creating step of creating a combined region in which the overlapping region detected in the detecting step is overlapped so as not to exceed a predetermined number of times;
Calculating the composition ratio of each of the plurality of images acquired in the acquisition step based on the exposure value and the signal value at the time of capturing each of the plurality of images;
An image processing method comprising: generating a wide-angle composite image by performing image composition in the composition area created in the creating step using the composition ratio calculated in the calculating step; .
請求項11に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。   A program causing a computer to execute the image processing method according to claim 11.
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